CN204535740U - 监测位于滑坡的高压输电杆塔的终端 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种监测位于滑坡的高压输电杆塔的终端，终端位于杆塔上且包括：太阳能电板、风力发电机、蓄电池、用于控制风力发电机以及太阳能电板给蓄电池充电的风光互补控制器、将蓄电池输出的直流电转换为交流电的逆变器、控制模块、用于采集高压输电杆塔的环境数据的采集模块、用于在控制模块的控制下将环境数据发送至数据处理服务器的通信模块；风力发电机、太阳能电板均与风光互补控制器连接，风光互补控制器、蓄电池、逆变器、控制模块依次连接，采集模块和通信模块分别连接至控制模块。本实用新型利用风能、太阳能给蓄电池进行电能补充，有效保证了位于滑坡的高压输电杆塔上的杆塔监测终端的供电运行，为终端的正常运行提供了保障。
Description
技术领域
本实用新型涉及电网监测领域，更具体地说，涉及一种监测位于滑坡的高压输电杆塔的终端。
背景技术
目前，很多高压输电杆塔选址于滑坡高发地段，相比于安装在较平坦的地区的输电杆塔，安装在滑坡上的高压输电杆塔更易于受到自然环境的影响，如滑坡的质地、地下水位的高低、周边地势、树木等各种自然因素都可能使杆塔的状态发生变化，进而影响到高压输电的进程。因此现有技术中采用监测终端对杆塔进行监测，其中的监测终端通过蓄电池供电。
蓄电池用完需要更换或者充电，由于杆塔数量很多且分布广泛，因此后期需要对各个监测终端的供电维护的任务重且繁琐，而滑坡高发地段的杆塔不便于经常性的实施后期供电维护、更新等操作。因此蓄电池的更换维护操作非常麻烦，蓄电池用完经常不能及时充电或者更换。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述蓄电池后期维护任务重且繁琐、蓄电池用完经常不能及时充电或者更换的缺陷，提供一种能充分利用野外风能和太阳能进行电能补充的监测位于滑坡的高压输电杆塔的终端。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种监测位于滑坡的高压输电杆塔的终端，所述终端位于所述高压输电杆塔上且包括：太阳能电板、风力发电机、蓄电池、用于控制所述风力发电机以及太阳能电板给所述蓄电池充电的风光互补控制器、将蓄电池输出的直流电转换为交流电的逆变器、控制模块、用于采集所述高压输电杆塔的环境数据的采集模块、用于在所述控制模块的控制下将所述环境数据发送至数据处理服务器的通信模块；其中，所述采集模块包括用于检测杆塔的塔基地段的倾斜角度的倾斜度传感器、用于检测杆塔的塔基地段的地下水位的水位传感器、用于检测杆塔的地理方位的GPS装置、以及用于获取杆塔及其周围环境的视频数据的图像采集装置；
风力发电机、太阳能电板均与风光互补控制器连接，风光互补控制器、蓄电池、逆变器、控制模块依次连接，所述采集模块和通信模块分别连接至所述控制模块。
本实用新型所述的监测位于滑坡的高压输电杆塔的终端，其中，所述风光互补控制器包括：分别与风力发电机、太阳能电板以及蓄电池连接的三个电流电压采样电路；分别连接风力发电机与蓄电池、太阳能电板与蓄电池的两个DC/DC变换器；以及分别与三个电流电压采样电路和两个DC/DC变换器连接的单片机。
本实用新型所述的监测位于滑坡的高压输电杆塔的终端，其中，所述单片机的型号为PIC16F877A。
本实用新型所述的监测位于滑坡的高压输电杆塔的终端，其中，所述逆变器包括DSP控制器、DC/DC电路、逆变电路、交流电源；
DC/DC电路包括储能电感、具有反并联二极管的1个功率开关器件、续流二极管、滤波电容；逆变电路包括具有反并联二极管的4个功率开关器件、滤波电感；
所有的功率开关器件的控制端分别连接至DSP控制器的对应引脚以接收PWM信号，蓄电池的正极通过一个所述功率开关器件连接至所述储能电感一端和续流二极管的负极，滤波电容连接至所述储能电感的另一端与续流二极管的正极之间，续流二极管的正极连接至经蓄电池的负极，4个功率开关器件分别构成桥式电路的两个上臂和两个下臂，所述上臂和所述下臂为一个桥臂，两个桥臂均与滤波电容并联，交流电源串联所述滤波电感后连接至两个上臂和下臂的两个连接节点之间。
本实用新型所述的监测位于滑坡的高压输电杆塔的终端，其中，所述通信模块包括LTE通信装置、WIMAX通信装置、TD-SCDMA通信装置、WCDMA通信装置、GPRS通信装置、CDMA通信装置、EDGE通信装置、CDMA-2000通信装置、GSM通信装置、WIFI通信装置、红外通信装置或蓝牙通信装置。
实施本实用新型监测位于滑坡的高压输电杆塔的终端能充分利用野外的自然环境条件，利用风能、太阳能给蓄电池进行电能补充，有效保证了位于滑坡的高压输电杆塔上的杆塔监测终端的供电运行，为终端的正常运行提供了保障。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型监测位于滑坡的高压输电杆塔的终端的结构示意图；
图2是图1中风光互补控制器的结构示意图；
图3是图1中逆变器的电路图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
本实用新型的监测位于滑坡的高压输电杆塔的终端位于高压输电杆塔上，每个杆塔上都安装一个对应的杆塔监测终端，用于与数据处理服务器建立通讯连接。由于杆塔的数量较多，且比较分散，因此如果人工进行蓄电池的更新将是一个任务量很大的工作，且监测终端是无休工作的，容易耗电，因此供电维护工作相当繁琐。为此本实用新型提供充分利用风能、太阳能对蓄电池进行充电补充，具体的：
参考图1，所述杆塔监测终端位于所述高压输电杆塔上且包括：太阳能电板11、风力发电机12、蓄电池14、用于控制所述风力发电机12以及太阳能电板11给所述蓄电池14充电的风光互补控制器13、将蓄电池14输出的直流电转换为交流电的逆变器20、控制模块31、用于采集所述高压输电杆塔的环境数据的采集模块32、用于在所述控制模块31的控制下将所述环境数据发送至所述数据处理服务器的通信模块33；其中，所述采集模块32包括用于检测杆塔的塔基地段的倾斜角度的倾斜度传感器、用于检测杆塔的塔基地段的地下水位的水位传感器、用于检测杆塔的地理方位的GPS装置、以及用于获取杆塔及其周围环境的视频数据的图像采集装置；
风力发电机12、太阳能电板11均与风光互补控制器13连接，风光互补控制器13、蓄电池14、逆变器20、控制模块31依次连接，所述采集模块32和通信模块33分别连接至所述控制模块31，所述通信模块33与数据处理服务器建立无线通讯连接。
其中，所述数据处理服务器接收来自所述杆塔监测终端的环境数据，将每次从终端获取的环境数据与存储的历史数据进行比较，计算出所述环境数据与所述历史数据的变化量，并判断每次得到的所述变化量是否超过预设的变化范围，并在超过预设的变化范围时进行报警，以及将所述环境数据作为历史数据进行存储。
通过对自然环境的监测，可以随时了解到杆塔的工作环境和状态，并根据采集到的数据进行安全性评估，比如针对上述变化量所处的变化范围可以进行后期设置，针对不同的范围预设一些警示级别，当变化量过大时，可能是遭遇到自然环境的较大变化，可能对杆塔的工作状态造成较大影响，从而向用户输出高警示级别的判断结果，便于用户进行现场勘查和修护。
为便于及时发现滑坡发生泥土或岩石滑落、移动等造成杆塔的倾斜，倾斜度传感器可以采用多个倾斜度传感器同时安装，以保证更高的判断准确率，如将倾斜度传感器间隔均绕在基座上。地下水位传感器被安装在基座下方的地下，水位的高低对于滑坡的地质、倾斜度、是否可能发生地质灾害等具有重要的参考价值。GPS装置获取杆塔的位置信息，数据处理服务器可以包括显示屏，显示包含该杆塔的经纬度的滑坡预警提示信息，该滑坡预警提示信息可以是“杆塔n，东经X度，北纬Y度，预警级别：危险，请及时采取杆塔塔基加固措施”。发生警情时，可以获取图像采集装置采集的图片以进行直观的查看，助于工作人员的判断分析。
下面详细介绍本实用新型的风光互补供电的实现原理：
参考图2，所述风光互补控制器13包括：分别与风力发电机12、太阳能电板11以及蓄电池14连接的三个电流电压采样电路；分别连接风力发电机12与蓄电池14、太阳能电板11与蓄电池14的两个DC/DC变换器；以及分别与三个电流电压采样电路和两个DC/DC变换器连接的单片机。
电流电压采样电路可以利用采样电阻实现，DC/DC变换器可以采用DC/DC芯片实现，例如mc34063，本实施例中单片机的型号为PIC16F877A。电源接口可以为USB接口、或者电源通用接口等，此处并不做限制。
单片机根据电流电压采样电路获取太阳能电板11输出的电压、风力发电机12整流输出的电压、蓄电池14的电压、以及蓄电池14的充电电流等，对两个DC/DC变换器进行控制，进而实现对蓄电池14的充电控制。在风、日照充足的条件下，可以将风光二者产生的电能结合起来，存储在蓄电池14内，实现二者的互补，且通过蓄电池14调节输出的直流电压可以保持稳定。
参考图3，蓄电池14输出的直流电经过逆变器20转换为交流电,逆变器20包括DSP控制器、DC/DC电路201、逆变电路202、交流电源AC，图中DC表示蓄电池14输出的直流电源。
DC/DC电路201包括储能电感L10、具有反并联二极管的1个功率开关器件Q10、续流二极管D60、滤波电容C；逆变电路202包括具有反并联二极管的4个功率开关器件Q20、Q30、Q40、Q50以及滤波电感L20，功率开关器件可以为三极管或者MOS管，本实施例中为NPN型的三极管。
所有的功率开关器件的基极分别连接至DSP控制器的对应引脚以接收PWM信号，蓄电池14的正极通过一个所述功率开关器件连接至所述储能电感L10一端和续流二极管D60的负极，滤波电容C连接至所述储能电感L10的另一端与续流二极管D60的正极之间，续流二极管D60的正极连接至经蓄电池14的负极，4个功率开关器件分别构成桥式电路的两个上臂和两个下臂，所述上臂和所述下臂为一个桥臂，两个桥臂均与滤波电容C并联，交流电源串联所述滤波电感L20后连接至两个上臂和下臂的两个连接节点之间。
通过控制PWM1-PWM5的占空比，可以控制功率开关器件的开关切换频率。当Q10导通时，直流电源DC通过Q10、储能电感L10给后续逆变电路202供电，由于储能电感L10的自感，在Q10接通后，电流增大缓慢，即输出不能立刻达到电源电压值，一定时间后，开关断开，由于储能电感L10的自感，保持电路中电流不变，电流从地线返回流到续流二极管D60的正极，经续流二极管D60返回储能电感L10形成回路，实现稳压目的，根据检测输出的电压控制PWM1的占空比，可以调节输出电压幅值，实现降压或者升压。
同样的，通过控制PWM2-PWM5，可以实现把直流电变成了交流电。当Q20、Q50导通，Q30、Q40断开时，AC为正，当Q20、Q50断开，Q30、Q40导通时，AC为负，改变两组开关切换频率，可改变输出交流电频率。
其中，控制模块31可以采用MCU。所述通信模块33和第二通信模块的实现不做限制，可以包括LTE通信装置、WIMAX通信装置、TD-SCDMA通信装置、WCDMA通信装置、GPRS通信装置、CDMA通信装置、EDGE通信装置、CDMA-2000通信装置、GSM通信装置、WIFI通信装置、红外通信装置或蓝牙通信装置。通过无线通信保证了数据处理的及时、准确性。
综上所述，本实用新型充分利用野外的自然环境条件，利用风能、太阳能给蓄电池进行电能补充，有效保证了位于滑坡的高压输电杆塔上的杆塔监测终端的供电运行，为终端的正常运行提供了保障。
上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。
Claims (5)
1.一种监测位于滑坡的高压输电杆塔的终端，其特征在于，所述终端位于所述高压输电杆塔上且包括：太阳能电板(11)、风力发电机(12)、蓄电池(14)、用于控制所述风力发电机(12)以及太阳能电板(11)给所述蓄电池(14)充电的风光互补控制器(13)、将蓄电池(14)输出的直流电转换为交流电的逆变器(20)、控制模块(31)、用于采集所述高压输电杆塔的环境数据的采集模块(32)、用于在所述控制模块(31)的控制下将所述环境数据发送至数据处理服务器的通信模块(33)；其中，所述采集模块(32)包括用于检测杆塔的塔基地段的倾斜角度的倾斜度传感器、用于检测杆塔的塔基地段的地下水位的水位传感器、用于检测杆塔的地理方位的GPS装置、以及用于获取杆塔及其周围环境的视频数据的图像采集装置；
风力发电机(12)、太阳能电板(11)均与风光互补控制器(13)连接，风光互补控制器(13)、蓄电池(14)、逆变器(20)、控制模块(31)依次连接，所述采集模块(32)和通信模块(33)分别连接至所述控制模块(31)。
2.根据权利要求1所述的监测位于滑坡的高压输电杆塔的终端，其特征在于，所述风光互补控制器(13)包括：分别与风力发电机(12)、太阳能电板(11)以及蓄电池(14)连接的三个电流电压采样电路；分别连接风力发电机(12)与蓄电池(14)、太阳能电板(11)与蓄电池(14)的两个DC/DC变换器；以及分别与三个电流电压采样电路和两个DC/DC变换器连接的单片机。
3.根据权利要求2所述的监测位于滑坡的高压输电杆塔的终端，其特征在于，所述单片机的型号为PIC16F877A。
4.根据权利要求1所述的监测位于滑坡的高压输电杆塔的终端，其特征在于，所述逆变器(20)包括DSP控制器、DC/DC电路(201)、逆变电路(202)、交流电源；
DC/DC电路(201)包括储能电感(L10)、具有反并联二极管的1个功率开关器件、续流二极管(D60)、滤波电容(C)；逆变电路(202)包括具有反并联二极管的4个功率开关器件、滤波电感(L20)；
所有的功率开关器件的控制端分别连接至DSP控制器的对应引脚以接收PWM信号，蓄电池(14)的正极通过一个所述功率开关器件连接至所述储能电感(L10)一端和续流二极管(D60)的负极，滤波电容(C)连接至所述储能电感(L10)的另一端与续流二极管(D60)的正极之间，续流二极管(D60)的正极连接至经蓄电池(14)的负极，4个功率开关器件分别构成桥式电路的两个上臂和两个下臂，所述上臂和所述下臂为一个桥臂，两个桥臂均与滤波电容(C)并联，交流电源串联所述滤波电感(L20)后连接至两个上臂和下臂的两个连接节点之间。
5.根据权利要求1所述的监测位于滑坡的高压输电杆塔的终端，其特征在于，所述通信模块(33)包括LTE通信装置、WIMAX通信装置、TD-SCDMA通信装置、WCDMA通信装置、GPRS通信装置、CDMA通信装置、EDGE通信装置、CDMA-2000通信装置、GSM通信装置、WIFI通信装置、红外通信装置或蓝牙通信装置。
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